Baukonstruktion Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes Sommerlicher Wärmeschutz Die neue DIN 4108-2 Prof. Dr.-Ing. Julian Kümmel 1 2 Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes Sommerlicher Wärmeschutz Quelle: Bundesverband Porenbeton 3 4
Sommerlicher Wärmeschutz Sommerlicher Wärmeschutz Ein durchschnittlicher Arbeiter erbringt bei 28 Grad nur 70 Prozent der Leistung, die er bei 20 Grad schafft. Wenn die Temperaturen auf 33 Grad steigen, arbeitet man nur noch halb so effizient. 5 6 Sommerlicher Wärmeschutz Sommerlicher Wärmeschutz Sommerklimaregion Merkmal der Region Grenzwert der Innentemperatur in C Höchstwerte der mittleren monatlichen Außentemperatur Derzeit gültige Norm DIN 4108-2: 2003 A sommerkühl 25 16,5 B gemäßigt 26 16,5 18 C sommerheiß 27 18 Quelle: Tabelle 6 DIN 4108-2:2003 7 8
flächenanteile ohne Nachweis Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes S S zul Dabei bedeuten: S S zul Sonneneintragskennwert zulässiger Sonneneintragskennwert Quelle: Tabelle 7 DIN 4108-2:2003 / Vieweg Handbuch Bauphysik 9 10 Sonneneintragskennwert Gesamtenergiedurchlassgrad (Aw,i S AG g total,i ) g g total F C Dabei bedeuten: Dabei bedeuten: S Sonneneintragskennwert A w,i g total,i fläche in m² in der Orientierung j gelegen Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung einschließlich Sonnenschutz A G Nettogrundfläche des Raumes in m² g total g F C Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung einschließlich Sonnenschutz Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung nach DIN EN 410 Abminderungsfaktor für Sonnenschutzvorrichtungen nach DIN 4108-2 Tabelle 8 11 12
Bestimmung der Nettogrundfläche Zulässiger Sonneneintragskennwert Quelle: Vieweg Handbuch Bauphysik Größte anzusetzende Raumtiefe = 3fache lichte Raumhöhe Quelle: Tabelle 9 DIN 4108-2:2003 13 14 Zulässiger Sonneneintragskennwert Beispielraum fläche Raumtiefe: 6 m = 30% 3.00 groß = 100% 5.00 15 16
Beispielraum: groß (Büro) klein groß Büro, ohne Sonnenschutz 0,020 0,060 0,200 Büro, mit Sonnenschutz (F C = 0,5) 0,010 0,030 0,100 Klimaregion 0,040 0,040 0,040 0,030 0,030 0,030 0,015 0,015 0,015 Bauart 0,030 0,050 0,058 0,030 0,050 0,058 0,030 0,050 0,058 Lüftung 0,020 0,020 0,030 0,020 0,020 0,030 0,020 0,020 0,030 Sonnenschutzverglasung 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 Wohnzimmer, ohne Sonnenschutz 0,030 0,090 0,300 Wohnzimmer, mit Sonnenschutz (F C = 0,5) 0,015 0,045 0,150 Summe 0,120 0,140 0,158 0,110 0,130 0,148 0,095 0,115 0,133 groß Büro, ohne Sonnenschutz 0,200 Büro, mit Sonnenschutz (FC = 0,5) 0,100 17 18 Beispielraum: groß Beispielraum: (Büro) Klimaregion 0,040 0,040 0,040 0,030 0,030 0,030 0,015 0,015 0,015 Bauart 0,015 0,026 0,029 0,015 0,026 0,029 0,015 0,026 0,029 Lüftung 0,020 0,020 0,030 0,020 0,020 0,030 0,020 0,020 0,030 Sonnenschutzverglasung 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 Summe 0,105 0,116 0,129 0,095 0,106 0,119 0,080 0,091 0,104 Büro, ohne Sonnenschutz 0,060 Büro, mit Sonnenschutz (FC = 0,5) 0,030 19 20
Beispielraum: groß (Wohnzimmer) Beispielraum: (Wohnzimmer) Klimaregion 0,040 0,040 0,040 0,030 0,030 0,030 0,015 0,015 0,015 Bauart 0,030 0,050 0,058 0,030 0,050 0,058 0,030 0,050 0,058 Lüftung 0,020 0,020 0,030 0,020 0,020 0,030 0,020 0,020 0,030 Sonnenschutzverglasung Klimaregion 0,040 0,040 0,040 0,030 0,030 0,030 0,015 0,015 0,015 Bauart 0,015 0,026 0,029 0,015 0,026 0,029 0,015 0,026 0,029 Lüftung 0,020 0,020 0,030 0,020 0,020 0,030 0,020 0,020 0,030 Sonnenschutzverglasung Summe 0,090 0,110 0,128 0,080 0,100 0,118 0,065 0,085 0,103 Summe 0,075 0,086 0,099 0,065 0,076 0,089 0,050 0,061 0,074 groß Wohnzimmer, ohne Sonnenschutz 0,300 Wohnzimmer, mit Sonnenschutz (FC = 0,5) 0,150 Wohnzimmer, ohne Sonnenschutz 0,090 Wohnzimmer, mit Sonnenschutz (FC = 0,5) 0,045 21 22 Sommerlicher Wärmeschutz flächenanteile ohne Nachweis (alt = neu) f WG Neue Norm DIN 4108-2: 2011 Quelle: Tabelle 7 DIN 4108-2:2011 / Vieweg Handbuch Bauphysik 23 24
Nachweis (alt = neu) Sonneneintragskennwert (alt = neu) S S zul (Aw,i S AG g total,i ) Dabei bedeuten: S Sonneneintragskennwert S zul zulässiger Sonneneintragskennwert Dabei bedeuten: S Sonneneintragskennwert A w,i g total,i fläche in m² in der Orientierung j gelegen Gesamtenergiedurchlassgrad der Verglasung einschließlich Sonnenschutz A G Nettogrundfläche des Raumes in m² 25 26 Abminderungsfaktoren F C (neu) Verschattung nach DIN V 18599-2 Verschattung durch andere Gebäude oder Topographie Verschattung durch Überhänge, Bauteilüberstände Quelle: Tabelle 8 DIN 4108-2:2011 27 28
Verschattung nach DIN V 18599-2 Anteilige Sonneneintragskennwerte Verschattung durch seitliche Bauteilüberstände Quelle: Tabelle 9 DIN 4108-2:2011 29 30 Anteilige Sonneneintragskennwerte Anteilige Sonneneintragskennwerte Quelle: Tabelle 9 DIN 4108-2:2011 Quelle: Tabelle 9 DIN 4108-2:2011 31 32
Sommer-Klimaregionen Sommer-Klimaregionen Quelle: Bild 3 DIN 4108-2:2011 33 34 Mittlere Bauart (ohne Nachweis) Schwere Bauart (ohne Nachweis) Stahlbetondecke Massive Innen- und Außenwände (mittlere Rohdichte 600 kg/m³ Keine innenliegende Wärmedämmung an den Außenbauteilen Keine abgehängte oder thermisch abgedeckte Decke Stahlbetondecke Massive Innen- und Außenwände (mittlere Rohdichte 1600 kg/m³ Keine innenliegende Wärmedämmung an den Außenbauteilen Keine abgehängte oder thermisch abgedeckte Decke 35 36
Anteilige Sonneneintragskennwerte Tabelle 9 Einfluss der Bauart Quelle: Tabelle 9 DIN 4108-2:2011 Lüftung Bauart ohne leicht 21% 28% 45% - - - - 25% 29% 38% - - - schwer erhöht leicht 13% 20% 28% 63% 79% 118% 15% 17% 21% 32% 44% 68% schwer hohe leicht 26% 25% 27% 48% 58% 71% 32% 30% 27% 53% 52% 50% schwer 37 38 Tabelle 9 Einfluss der Klimazone Beispielraum groß Lüftung Bauart A B C A B C ohne leicht -0,011-0,012-0,065-0,075-0,011-0,012-0,051-0,060 schwer -0,012-0,013-0,038-0,042 erhöht leicht -0,011-0,011-0,010-0,011-0,008-0,009-0,012-0,013 schwer -0,008-0,008-0,010-0,010 hohe leicht -0,007-0,008-0,009-0,009-0,009-0,009-0,008-0,008 schwer -0,014-0,015-0,013-0,014 Ohne Kühlung, ohne Sonnenschutzglas Lüftung Bauart ohne leicht -0,040-0,039-0,040-0,113-0,106-0,100-0,031-0,030-0,031-0,106-0,099-0,092 schwer -0,018-0,018-0,020-0,101-0,091-0,082 erhöht leicht -0,008-0,007-0,007-0,045-0,043-0,043 0,002 0,006 0,008-0,021-0,021-0,023 schwer 0,015 0,019 0,022-0,001 0,001 0,002 hohe leicht 0,015 0,020 0,023-0,017-0,014-0,012 0,040 0,043 0,045 0,015 0,019 0,022 schwer 0,079 0,077 0,073 0,067 0,066 0,063 Alter Wert -0,010-0,015 Alter Wert -0,010-0,015 groß ohne Sonnenschutz 0,300 mit Sonnenschutz (FC = 0,5) 0,150 39 40
Beispielraum Beispielraum groß Ohne Kühlung, ohne Sonnenschutzglas Ohne Kühlung, mit Sonnenschutzglas Lüftung Bauart ohne leicht 0,081 0,065 0,048 0,008-0,002-0,012 0,090 0,074 0,057 0,015 0,005-0,004 schwer 0,103 0,086 0,068 0,020 0,013 0,006 erhöht leicht 0,113 0,097 0,081 0,076 0,061 0,045 0,123 0,110 0,096 0,100 0,083 0,065 schwer 0,136 0,123 0,110 0,120 0,105 0,090 hohe leicht 0,136 0,124 0,111 0,104 0,090 0,076 0,161 0,147 0,133 0,136 0,123 0,110 schwer 0,200 0,181 0,161 0,188 0,170 0,151 Lüftung Bauart ohne leicht -0,010-0,009-0,010-0,083-0,076-0,070-0,001 0,000-0,001-0,076-0,069-0,062 schwer 0,012 0,012 0,010-0,071-0,061-0,052 erhöht leicht 0,022 0,023 0,023-0,015-0,013-0,013 0,032 0,036 0,038 0,009 0,009 0,007 schwer 0,045 0,049 0,052 0,029 0,031 0,032 hohe leicht 0,045 0,050 0,053 0,013 0,016 0,018 0,070 0,073 0,075 0,045 0,049 0,052 schwer 0,109 0,107 0,103 0,097 0,096 0,093 groß ohne Sonnenschutz 0,090 mit Sonnenschutz (FC = 0,5) 0,045 ohne Sonnenschutz 0,200 mit Sonnenschutz (FC = 0,5) 0,100 41 42 Beispielraum Beispielraum groß Ohne Kühlung, mit Sonnenschutzglas Lüftung Bauart ohne leicht 0,111 0,095 0,078 0,038 0,028 0,018 0,120 0,104 0,087 0,045 0,035 0,026 schwer 0,133 0,116 0,098 0,050 0,043 0,036 erhöht leicht 0,143 0,127 0,111 0,106 0,091 0,075 0,153 0,140 0,126 0,130 0,113 0,095 schwer 0,166 0,153 0,140 0,150 0,135 0,120 hohe leicht 0,166 0,154 0,141 0,134 0,120 0,106 0,191 0,177 0,163 0,166 0,153 0,140 schwer 0,230 0,211 0,191 0,218 0,200 0,181 Mit Kühlung, mit Sonnenschutzglas Lüftung Bauart ohne leicht 0,010 0,011 0,010-0,063-0,056-0,050 0,039 0,040 0,039-0,036-0,029-0,022 schwer 0,072 0,072 0,070-0,011-0,001 0,008 erhöht leicht 0,042 0,043 0,043 0,005 0,007 0,007 0,072 0,076 0,078 0,049 0,049 0,047 schwer 0,105 0,109 0,112 0,089 0,091 0,092 hohe leicht 0,065 0,070 0,073 0,033 0,036 0,038 0,110 0,113 0,115 0,085 0,089 0,092 schwer 0,169 0,167 0,163 0,157 0,156 0,153 groß ohne Sonnenschutz 0,060 mit Sonnenschutz (FC = 0,5) 0,030 ohne Sonnenschutz 0,200 mit Sonnenschutz (FC = 0,5) 0,100 43 44
Beispielraum Vergleich: Büro, groß Mit Kühlung, mit Sonnenschutzglas Lüftung Bauart ohne leicht 0,131 0,115 0,098 0,058 0,048 0,038 0,160 0,144 0,127 0,085 0,075 0,066 schwer 0,193 0,176 0,158 0,110 0,103 0,096 erhöht leicht 0,163 0,147 0,131 0,126 0,111 0,095 0,193 0,180 0,166 0,170 0,153 0,135 schwer 0,226 0,213 0,200 0,210 0,195 0,180 hohe leicht 0,186 0,174 0,161 0,154 0,140 0,126 0,231 0,217 0,203 0,206 0,193 0,180 schwer 0,290 0,271 0,251 0,278 0,260 0,241 zul. S Norm alt 0,120 0,140 0,158 0,110 0,130 0,148 0,095 0,115 0,133 zul. S Norm neu - 0,009 0,029-0,009 0,031-0,007 0,032 Veränderung - -94% -82% - -93% -79% - -94% -76% vorh. S o. Sonnenschutz 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 vorh. S mit Sonnenschutz 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100 Mit Sonnenschutzglas g = 0,4; F C = 0,5; Lüftung erhöht ohne Sonnenschutz 0,060 mit Sonnenschutz (FC = 0,5) 0,030 45 46 Vergleich: Wohnzimmer, groß Vergleich: Büro, zul. S Norm alt 0,090 0,110 0,128 0,080 0,100 0,118 0,065 0,085 0,103 zul. S Norm neu - 0,002 0,015-0,006 0,019-0,008 0,022 Veränderung - -98% -88% - -94% -84% - -91% -79% vorh. S o. Sonnenschutz 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 vorh. S mit Sonnenschutz 0,150 0,150 0,150 0,150 0,150 0,150 0,150 0,150 0,150 Mit Wärmedämmglas g = 0,6; F C = 0,5; Lüftung erhöht zul. S Norm alt 0,105 0,116 0,129 0,095 0,106 0,119 0,080 0,091 0,104 zul. S Norm neu 0,106 0,130 0,150 0,091 0,113 0,135 0,075 0,095 0,120 Veränderung 1% 13% 16% -5% 7% 13% -7% 5% 15% vorh. S o. Sonnenschutz 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 0,060 vorh. S mit Sonnenschutz 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030 Mit Sonnenschutzglas g = 0,4; F C = 0,5; Lüftung erhöht 47 48
Vergleich: Wohnzimmer, Wohnzimmer: Vergleich S zul neue alte Norm 150% zul. S Norm alt 0,075 0,086 0,099 0,065 0,076 0,089 0,050 0,061 0,074 zul. S Norm neu 0,113 0,123 0,136 0,097 0,110 0,123 0,081 0,096 0,110 Veränderung 50% 44% 37% 49% 46% 38% 61% 59% 48% vorh. S o. Sonnenschutz 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 vorh. S mit Sonnenschutz 0,045 0,045 0,045 0,045 0,045 0,045 0,045 0,045 0,045 Mit Wärmedämmglas g = 0,6; F C = 0,5; Lüftung erhöht Veränderung S zul in % 100% 50% 0% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 50% 100% 150% flächenanteil in % Randbedingungen: Klimazone B, mittlere Bauart, erhöhte Nachtlüftung, Fall Wohnzimmer = keine Sonnenschutzverglasung 49 50 Büro: Vergleich S zul neue alte Norm Zusammenfassung 80% 60% In-Kraft-Treten voraussichtlich zusammen mit EnEV 2013/14 Veränderung S zul in % 40% 20% 0% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 20% 40% 60% 80% Basis: neue Klimadaten Nachweisverfahren vom Grundsatz her gleich Unterscheidung zwischen Wohn- und n Anforderungen an deutlich höher Große flächen = Verschärfung der Anforderungen 100% 120% flächenanteil in % Kleinere flächen = Herabsetzung der Anforderungen Neu: Randbedingungen für Simulationen Randbedingungen: Klimazone B, mittlere Bauart, erhöhte Nachtlüftung, Fall Büro = Sonnenschutzverglasung 51 52